全液相卧式超高压装备设计

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1、黄河科技学院毕业设计说明书第9页1绪论1.1引言超高压加工技术(Highpressureprocessing)，又称高静水压加工技术(Highhydrostaticpressureprocessing)，即利用液体介质使在≥100MPa的压力下处理食品，达到延长食品保藏时间的一种物理加工方法。该技术是一种新兴的非热力加工技术，可以更好地保持食品原有的风味、色泽和营养价值，表现出巨大的潜在市场和广阔的发展前景。在日本、美国和加拿大等发达国家，超高压食品已有了相当程度的发展。由于在食品工程用超高压设备的研制和生产方面的技术积累不足，中国在食品加工

2、领域超高压技术研究和应用的时间较短、存在设备结构设计不尽合理、处理量小、难以连续化处理及自动化程度低等诸多问题。国外超高压设备价格昂贵，一般为国内的5～7倍，如西班牙N公司的55L超高压设备的售价为90万欧元，这限制了生产企业对超高压技术的应用。整体产业的发展亟待中国在食品工程用大型超高压设备的自行研制上取得突破。为了增加超高压设备的处理容积，提高设备运行的稳定性和运行效率，本文设计了食品工程用超高压设备，为商业化的大型超高压设备的设计和制造提供了参考。1.2高压食品加工技术的应用前景一般而言，压力越高杀菌效果越好。但在相同压力下延长受压时间

3、并不一定能提高灭菌效果。在400～600MPa的压力下，可以杀死细菌、酵母菌、霉菌，避免了一般高温杀菌带来的不良变化，超高压冷杀菌技术的先进性是高压、常温灭菌，采用该项技术对食品进行处理后，不但具备高效杀菌性，而且能完好保留食品中的营养成分，食品口感佳，色泽天然，安全性高，保质期长，这是传统高温热力杀菌方法所不具有的优点。目前，国外超高压灭菌已在果蔬、酸奶、果酱、乳制品、水产品、蛋制品等生产中有了一定的应用。在每cm2的肉食上施加大约6t重的压力进行高压灭菌。结果，其味跟原来一样，色泽也比原先更好看。日本明治屋食品公司将草莓、苹果和猕猴桃等果

4、酱经软包装后在400～600MPa、10～30min条件下灭菌，产品的色泽和风味不变，并保持了水果原有的口感，VC的保留率较高。高压技术和其它技术相结合，能更有效杀灭微生物黄河科技学院毕业设计说明书第9页，破坏酶，延长货架寿命〔2〕。利用高压CO2和高压技术相结合方法处理胡萝卜汁，使用4.9MPaCO2和300MPa高静水压结合处理，可使需氧菌完全失活，多酚氧化酶、脂肪氧化酶、果胶甲酯酶残留活性分别低于11.3%、8.3%、35.1%。高压对食品成分的影响后概括了其具有应用前景的方面，迄今仍被认为是较为全面的概括，其主要内容是：(1)低温消毒

5、或灭菌：在温度低于100摄氏度或常温下，采用高压技术可取得高温下相同的灭菌效果。特别是对于果汁和含有挥发性香味的食品，这种方法更为优越。这可能是高压加工方法最具应用前景的方面。(2)蛋白质改性：在高压下使蛋白质结构再造，使肉类变得松软可口，使一些酶或毒素失活，以提高食品的安全性和可口性，也可以提高食品的营养价值。(3)物质状态的改变：高压可逆性地改变冰和脂类的溶点、冰点和沸点。这一特性可用于制造不同条件下具有不同口感和其他感官特性的食品(如巧克力、冰淇淋等)。高压下淀粉的糊化也可用于稻米和豆类的软化加工。(4)加快某些反应：有些反应在常压下不

6、可能发生，但在高压下则可以较快地进行。例如生物大分子的酸性水解，酶反应、有气体参加的反应等等，这些反应在食品加工方面具有良好的应用前景。(5)气体的溶解或分离：通过高压可使食品内部的气体逸出，也可使一些气体如CO：等溶解在液体介质中，从而达到加工的目的。(6)表面覆膜：有利于矿物质、维生素、风味元素、色素及抗氧化剂的吸收，高压也可用于液体胶囊技术和保护性可食用膜的制造。(7)其它：高压还可用于与食品有关的医学、化学、物理等基础学科的研究。1.3本论文主要研究的内容及其目的和意义超高压食品处理装置在我国起步较晚，还没有形成规范，也没有成型的设计

7、可参考，主要的筒体结构形式是多层缩套式或剖分式的，造价均非常昂贵。由于绕丝式容器的结构简单，简体受力状况较好，且如果形成规模制造，造价也比较低廉。因此在此对绕丝式容器的设计进行了研究。黄河科技学院毕业设计说明书第9页本论文通过理论计算、分析及结构设计设计出一新型实验用食品超高压处理装置，并结合先进的计算机技术实现其强度自动设计。主要研究内容如下：(1)超高压食品处理装置结构设计：本框架绕丝式超高压食品处理装置为--+型实验装置，对各个零部件都进行了详细的结构设计和计算。其核心部件超高压容器部分采用绕丝式结构，具有只漏不爆的特点，保证了工作人员

8、操作时的人身安全和实验室的财产安全；装置采用框架结构，简体只受双向力，完全不承受轴向力，采用自紧式密封，对密封质量的要求较低，结构优化，重量较轻。并采用滑轨装置，装